機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 01-緒論

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)同名教材

配套電子教案樣板機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

教學(xué)指南課程性質(zhì)和任務(wù)課程教學(xué)目標(biāo)課時(shí)分配建議表教學(xué)建議課程性質(zhì)和任務(wù)

本課程是機(jī)械類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一。本課程的參考教學(xué)時(shí)數(shù)為60學(xué)時(shí)，其主要內(nèi)容包括齒輪傳動、蝸桿傳動、輪系和減速器、帶傳動和鏈傳動、軸與軸轂聯(lián)結(jié)、軸承、聯(lián)軸器和離合器、螺紋聯(lián)接、平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖和自由度、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)、彈簧等，以及實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)部分。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生理解通用零、部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算和常用機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析與設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)部分，更好地掌握設(shè)計(jì)原理及步驟，以便為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供專業(yè)基礎(chǔ)知識和增強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)、創(chuàng)新能力。課程教學(xué)目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：1、掌握與機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械動力學(xué)、機(jī)械零件設(shè)計(jì)相關(guān)的基本知識。2、學(xué)會常用機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)方法。3、學(xué)習(xí)以通用零件設(shè)計(jì)計(jì)算為核心的設(shè)計(jì)性課程，掌握通用零件的設(shè)計(jì)理論、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。4、具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊以及查閱有關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力。5、初步具有分析生產(chǎn)實(shí)際中常用機(jī)構(gòu)特性的能力。6、初步具有分析和處理通用機(jī)械零件常見失效的能力。

課時(shí)分配建議表

序號內(nèi)容時(shí)數(shù)序號內(nèi)容時(shí)數(shù)1緒論19螺紋聯(lián)接62齒輪傳動1010平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖和自由度43蝸桿傳動411平面連桿機(jī)構(gòu)44輪系和減速器412凸輪機(jī)構(gòu)45帶傳動和鏈傳動413間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)16軸與軸轂聯(lián)結(jié)614彈簧27軸承815實(shí)驗(yàn)48聯(lián)軸器和離合器216課程設(shè)計(jì)2周教學(xué)建議1．教學(xué)手段，應(yīng)采用先進(jìn)的形象化教學(xué)手段。2．教學(xué)模式，采用實(shí)例（案例）教學(xué)法。3．加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，除規(guī)定實(shí)驗(yàn)課時(shí)外，還應(yīng)安排2周的課程設(shè)計(jì)，以提高學(xué)生對機(jī)械設(shè)計(jì)基本理論的理解和分析、處理實(shí)際問題的能力。本書章節(jié)第1章

緒論

第8章

聯(lián)軸器和離合器第2章

齒輪傳動

第9章

螺紋聯(lián)接

第3章

蝸桿傳動

第10章

平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖和自由度第4章

輪系和減速器

第11章平面連桿機(jī)構(gòu)第5章

帶傳動和鏈傳動

第12章

凸輪機(jī)構(gòu)第6章

軸與軸轂聯(lián)結(jié)

第13章

間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)第7章

軸承

第14章

彈簧

第1章緒論●

1.1機(jī)器的組成

●1.1.1幾個(gè)常用術(shù)語

●1.1.2機(jī)器的基本組成部分●

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究的內(nèi)容

●

1.3機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程在教學(xué)中的地位

●1.4機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求

●1.5標(biāo)準(zhǔn)化

●

1.1機(jī)器的組成

在人們的生產(chǎn)和生活中，廣泛使用著各種機(jī)器。機(jī)器可以減輕或代替人的體力勞動，并大大提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。

機(jī)器有三個(gè)共同的特征：①都是一種人為的實(shí)物組合；②各部分形成運(yùn)動單元，各運(yùn)動單元之間具有確定的相對運(yùn)動；③能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或完成有用的機(jī)械功。同時(shí)具備這三個(gè)特征的稱為機(jī)器，僅具備前兩個(gè)特征的稱為機(jī)構(gòu)。若拋開其在做功和轉(zhuǎn)換能量方面所起的作用，僅從結(jié)構(gòu)和運(yùn)動觀點(diǎn)來看兩者并無差別，因此，工程上把機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱為“機(jī)械”?！?.1.1幾個(gè)常用術(shù)語1.機(jī)器、機(jī)構(gòu)、機(jī)械以單缸內(nèi)燃機(jī)(如圖1.1所示)為例，它是由氣缸體l、活塞2、進(jìn)氣閥3、排氣閥4、連桿5、曲軸6、凸輪7、頂桿8、齒輪9和齒輪10等組成。單缸內(nèi)燃機(jī)作為一臺機(jī)器，是由連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)組成的。

圖1.1單缸內(nèi)燃機(jī)1—?dú)飧左w2—活塞3—進(jìn)氣閥4—排氣閥5—連桿6—曲軸7—凸輪8—頂桿9—齒輪10—齒輪2.構(gòu)件、零件、部件

圖1.2

連桿1—連桿體2—螺栓3—螺母4—連桿蓋組成機(jī)器的運(yùn)動單元稱為構(gòu)件；組成機(jī)器的制造單元稱為零件。構(gòu)件可以是單一的零件，也可以由剛性組合在一起的幾個(gè)零件組成。如圖1.1所示中的齒輪既是零件又是構(gòu)件；而連桿則是由連桿體、連桿蓋、螺栓及螺母幾個(gè)零件組成，這些零件形成一個(gè)整體而進(jìn)行運(yùn)動，所以稱為一個(gè)構(gòu)件，如圖1.2所示。在機(jī)械中還把為完成同一使命、彼此協(xié)同工作的一系列零件或構(gòu)件所組成的組合體稱為部件，如滾動軸承、聯(lián)軸器、減速器等。●

1.1.2機(jī)器的基本組成部分

一部完整的機(jī)器就其基本組成來講，一般都有下列三個(gè)主要部分：原動機(jī)、工作機(jī)和傳動裝置。1)原動機(jī)原動機(jī)是驅(qū)動整個(gè)機(jī)器完成預(yù)定功能的動力源。常用的有電動機(jī)(交流和直流)、內(nèi)燃機(jī)等。2)工作機(jī)工作機(jī)是機(jī)器中具體完成工作任務(wù)的部分。其運(yùn)動形式及運(yùn)動和動力參數(shù)依據(jù)機(jī)器的用途不同而不同，執(zhí)行構(gòu)件有的做直線運(yùn)動，有的做回轉(zhuǎn)運(yùn)動或間歇運(yùn)動等。3)傳動裝置傳動裝置是機(jī)器中介于原動機(jī)和工作機(jī)之間，用來實(shí)現(xiàn)減速、增速、調(diào)速、改變運(yùn)動形式或方位，從而使原動機(jī)傳遞過來的運(yùn)動和動力滿足工作機(jī)的各種要求?！?/p>

1.2機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究的內(nèi)容通過對機(jī)器的組成分析可知，傳動裝置是機(jī)械中的重要組成部分之一，用以傳遞運(yùn)動和動力，以機(jī)械傳動應(yīng)用最廣。機(jī)械傳動通常由各種機(jī)構(gòu)和各種零件組成。常用機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等。零件可分為通用零件和專用零件兩類。通用零件是在各種機(jī)器中都經(jīng)常使用的零件，如帶、帶輪、鏈輪、鏈條、螺栓、鍵、軸、齒輪等；專用零件是僅在特定類型機(jī)器中使用的零件，如內(nèi)燃機(jī)中的活塞、曲軸等。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究的對象為機(jī)械中的常用機(jī)構(gòu)及一般工作條件下和常用參數(shù)范圍內(nèi)的通用零、部件，研究其工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動和動力性能、基本設(shè)計(jì)理論、計(jì)算方法以及一些標(biāo)準(zhǔn)零件、部件的選用和維護(hù)。●

1.3

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程在教學(xué)中的地位機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是高等學(xué)校培養(yǎng)機(jī)械工程及相關(guān)專業(yè)學(xué)生初步掌握設(shè)計(jì)機(jī)器能力的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程。具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，是機(jī)械類及近機(jī)械類專業(yè)的主干課程之一，其先修課程為機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料以及金屬工藝學(xué)等有關(guān)課程。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)在教學(xué)中具有承上啟下的作用，是機(jī)械工程師及機(jī)械管理工程師的必修課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生獲得正確使用和維護(hù)機(jī)械設(shè)備的基本知識，培養(yǎng)學(xué)生初步具備運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊和圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力，具備設(shè)計(jì)簡單機(jī)械傳動裝置的能力，為學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)機(jī)械設(shè)備課程以及參與技術(shù)革新奠定必要的基礎(chǔ)?！?/p>

1.4

機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì)：①應(yīng)用新技術(shù)、新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械；②在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行局部改革，從而改變或提高原有機(jī)械的性能。機(jī)械設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低直接關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的性能、價(jià)格及經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械零件是組成機(jī)器的基本單元，零件工作可靠，并且成本低廉是設(shè)計(jì)機(jī)械零件應(yīng)滿足的基本要求。要想降低機(jī)械零件的制造成本，必須從設(shè)計(jì)和制造兩方面著手，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確選擇材料，合理規(guī)定公差等級，保證零件具有良好的加工工藝性和裝配工藝性，以及盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。機(jī)械零件必須具有相應(yīng)的工作能力，才能工作可靠，零件的工作能力是指零件在一定的工作條件下不失效的最大能力。對載荷而言，稱為承載能力。失效是指零件由于某些原因不能正常工作。只有每個(gè)零件都能可靠地工作，才能保證機(jī)器的正常運(yùn)行。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要分析零件可能發(fā)生的失效形式，找出失效的原因，提出防止或減輕失效的措施，根據(jù)不同的失效形式提出不同的計(jì)算準(zhǔn)則?！?/p>

1.5標(biāo)準(zhǔn)化在機(jī)械設(shè)計(jì)中有很多零件使用范圍很廣泛，但在具體設(shè)計(jì)時(shí)隨著工作條件的不同，在材料、尺寸、結(jié)構(gòu)等方面的選擇也各不相同，這種情況則可對其某些基本參數(shù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的系列化數(shù)列，如齒輪的模數(shù)等。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要將計(jì)算結(jié)果依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，圓整成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。

此外，還有不少通用零、部件，例如螺紋聯(lián)接件、滾動軸承等，由于應(yīng)用范圍廣、用量大，已經(jīng)高度標(biāo)準(zhǔn)化而成為標(biāo)準(zhǔn)零、部件，其標(biāo)準(zhǔn)化和系列化使設(shè)計(jì)者無需重復(fù)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)設(shè)計(jì)手冊或產(chǎn)品目錄，選定型號和尺寸，向?qū)I(yè)商店或工廠訂購即可。按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的零件稱為標(biāo)準(zhǔn)件。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化給機(jī)械制造帶來諸多